張宏偉

摘要：現(xiàn)階段，隨著制造業(yè)對冷軋鋼板的質(zhì)量要求越來越高，相應(yīng)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)建設(shè)要求越來越高。本文對冷軋過程的自動(dòng)化控制、軟件系統(tǒng)等進(jìn)行了分析，并對操作維護(hù)相關(guān)注意事項(xiàng)進(jìn)行了概述，旨在為相關(guān)制造生產(chǎn)提供一定了理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：冷軋自動(dòng)化；過程控制；研究

1 前言

冷軋過程一般在室溫下進(jìn)行操作，對鋼材進(jìn)行軋制的一個(gè)制造加工流程，原材料一般是4mm以下的熱軋薄板，經(jīng)過自動(dòng)化加工軋制成為所需厚度的鋼板，屬于生產(chǎn)制造行業(yè)中的高端材料，目前對軋制成品的要求越來越高，因此，冷軋自動(dòng)化工藝的要求越來越高，冷軋工藝成為關(guān)鍵問題，它是冶金制造業(yè)的重要加工技術(shù)。現(xiàn)階段，冷軋生產(chǎn)線的精度、效率、操作穩(wěn)定性等諸多要求使得相應(yīng)的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)需要進(jìn)一步提升。

2 冷軋自動(dòng)化部分

冷軋生產(chǎn)控制系統(tǒng)根據(jù)功能屬性不同，大體分為兩級控制系統(tǒng)，一級控制為設(shè)備控制，二級控制為過程控制，俗稱過程控制自動(dòng)化，二者通過系統(tǒng)之間的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，具體介紹如下：其一、一級控制，也是基礎(chǔ)控制階段，通過對過程變量進(jìn)行維持給定數(shù)值控制、協(xié)調(diào)整體工藝流程、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作的控制。該階段對設(shè)備的速度、位置等進(jìn)行信息采集并控制，保證整個(gè)工藝流程的出入口可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，從而保證成品材料的尺寸大小、物理性能等符合要求。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要符合液壓系統(tǒng)控制要求、數(shù)據(jù)通信傳輸功能及物料跟蹤效益。其二、二級控制，該過程通過對物料的跟蹤實(shí)現(xiàn)工藝流程正常運(yùn)行，通過數(shù)學(xué)模型得出相應(yīng)的控制壓力，根據(jù)需要對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行控制，形成工藝流程的生產(chǎn)報(bào)表、質(zhì)量報(bào)表等數(shù)據(jù)，完成操作流程的監(jiān)控任務(wù)，該過程控制在鋼卷稱重后脫離生產(chǎn)線即完成。

2.1 一級控制

基礎(chǔ)自動(dòng)化級主要是通過處理與收集設(shè)備的速度、位置及順序等數(shù)據(jù)，以使生產(chǎn)線入口與出口實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，從而使控制產(chǎn)品的板形、張力、寬度及厚度等基礎(chǔ)性任務(wù)得以完成。設(shè)計(jì)基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)必須使各功能之間的互相通信、人機(jī)對話、處理數(shù)據(jù)、傳輸數(shù)據(jù)、控制邏輯、跟蹤物料以及控制液壓系統(tǒng)等功能得以滿足。

2.2 二級控制

過程控制自動(dòng)化級通常是選用互為熱備份的兩臺(tái)計(jì)算機(jī)，然后再利用以太網(wǎng)把兩臺(tái)過程控制計(jì)算機(jī)與附助儀器結(jié)合起來。自熱軋酸洗卷開卷起，兩臺(tái)過程控制計(jì)算機(jī)就開始錄入并管理原材料的初始數(shù)據(jù)，同時(shí)跟蹤待軋、正在軋以及已經(jīng)軋過的鋼卷數(shù)據(jù)，另外還會(huì)預(yù)先設(shè)置并測算過程參數(shù)數(shù)學(xué)模型，記載并采集處理軋制過程數(shù)據(jù)，然后形成并打印質(zhì)量報(bào)表、生產(chǎn)報(bào)表以及工程報(bào)表，最后再完成控制人機(jī)對話、數(shù)據(jù)傳輸、處理歷史數(shù)據(jù)、過程自學(xué)習(xí)、軋鋼模擬、操作與啟動(dòng)應(yīng)用系統(tǒng)以及對畫面的顯示事件監(jiān)視進(jìn)行維護(hù)等工作，直至運(yùn)輸鋼卷的系統(tǒng)在線稱重離線之后才結(jié)束。

3 二級控制機(jī)的軟件

其一、位置跟蹤子系統(tǒng)，功能體現(xiàn)在對鋼材在工藝流程中的位置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，響應(yīng)一級機(jī)的斷帶信號，并對操作人員進(jìn)行第一時(shí)間提醒；其二、換輥管理，更換工作輥、支撐輥時(shí)，將相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、錄入操作；其三、計(jì)劃管理，根據(jù)主管人員在二級機(jī)中錄入的生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行相應(yīng)的操作施工；其四、停機(jī)，對相關(guān)停機(jī)操作進(jìn)行監(jiān)控、記錄、管理；其五、報(bào)表，軋機(jī)正常工作過程中，根據(jù)需要進(jìn)行質(zhì)量、產(chǎn)量等相關(guān)報(bào)表；其六、畫面，操作管理人員根據(jù)操作界面進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入、材料位置跟蹤、設(shè)定、斷帶故障處理等相關(guān)操作，實(shí)現(xiàn)便捷方便的操作控制。

4 二級控制機(jī)軟件系統(tǒng)的構(gòu)造

事件監(jiān)視動(dòng)作分配器是冷軋過程控制機(jī)軟件的核心部分，其他子系統(tǒng)模塊都是由它來啟動(dòng)的，它能夠?qū)ν獠吭O(shè)備與進(jìn)程觸發(fā)、數(shù)據(jù)流、內(nèi)存緩沖區(qū)、進(jìn)程間通信之間的相互關(guān)系進(jìn)行協(xié)調(diào)，使軋機(jī)在完成各類相關(guān)動(dòng)作時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

因?yàn)槎壙刂茩C(jī)所采用的數(shù)據(jù)格式不同于一級控制機(jī)。所以倘若二級機(jī)的內(nèi)存緩沖區(qū)接收到一級機(jī)的初始數(shù)據(jù)時(shí)，必須轉(zhuǎn)換工程單位。監(jiān)控軋機(jī)進(jìn)程的事件是由二級機(jī)的監(jiān)視器觸發(fā)的，隨后再讓事件監(jiān)控子系統(tǒng)對一級控制信號進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)將檢測到的事件進(jìn)程信息傳達(dá)給事件監(jiān)視動(dòng)作分配器。每次接收到一個(gè)事件，事件監(jiān)視動(dòng)作分配器都會(huì)將執(zhí)行相關(guān)動(dòng)作的指令傳達(dá)給應(yīng)用程序，待應(yīng)用程序收到并完成動(dòng)作之后，再返回事件信息，冷軋自動(dòng)控制的動(dòng)作鏈就是由“傳達(dá)―等待―接收”一系列的重復(fù)動(dòng)作構(gòu)成的。

5 計(jì)算二級控制機(jī)的規(guī)程

在接收到信息指令之后，軋制規(guī)程計(jì)算進(jìn)程就會(huì)對入口處的鋼卷號加以獲取，同時(shí)對原材料卷的初始數(shù)據(jù)予以檢索出來，然后再根據(jù)軋制工藝規(guī)范與產(chǎn)成品技術(shù)數(shù)據(jù)，并結(jié)合軋輥直徑、模型參數(shù)、彎輥數(shù)據(jù)、自學(xué)習(xí)因子以及軋機(jī)限制等來計(jì)算軋制規(guī)程，并對計(jì)算規(guī)程的結(jié)果加以存儲(chǔ)，最后再將完成信息傳達(dá)給事件監(jiān)視動(dòng)作分配器。

5.1 采集模型數(shù)據(jù)

在將鋼卷放入軋機(jī)之后，當(dāng)接收到事件監(jiān)視動(dòng)作分配器傳達(dá)的開始信息之后，采集數(shù)據(jù)的進(jìn)程就會(huì)立即完成分析、采樣及儲(chǔ)存穿帶與最小最大中間穩(wěn)態(tài)速度軋制過程中所測量的數(shù)據(jù)。

5.2 對給定進(jìn)行預(yù)先設(shè)置

軋制過程的控制參數(shù)是由計(jì)算軋制規(guī)程的數(shù)據(jù)構(gòu)成的，由預(yù)先設(shè)置的進(jìn)程依據(jù)所獲得的信息，預(yù)先設(shè)置鋼卷與軋機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)對目前的軋機(jī)限制、軋輥數(shù)據(jù)以及模型參數(shù)予以預(yù)先設(shè)置并檢索出來。依據(jù)標(biāo)志來對是否在進(jìn)行穿帶加以判定。

5.3 自適應(yīng)學(xué)習(xí)

為了獲取軋制力、功率及前滑的校正因子，需要借助數(shù)學(xué)模型來對采集到的帶鋼寬度、厚度、軋制力、張力及速度等數(shù)據(jù)進(jìn)行重新計(jì)算。將計(jì)算理論數(shù)據(jù)與測量數(shù)據(jù)之間的偏差找出來，每次完成軋制鋼卷時(shí)，事件監(jiān)視動(dòng)作分配就會(huì)將信息激活自學(xué)習(xí)因子予以傳達(dá)出來。通過對鋼卷進(jìn)行確認(rèn)以及對數(shù)據(jù)、所測量到的數(shù)據(jù)、預(yù)報(bào)的軋制規(guī)范數(shù)據(jù)以及所應(yīng)用的學(xué)習(xí)校正因子進(jìn)行提取，自適應(yīng)學(xué)習(xí)進(jìn)程就會(huì)形成新的學(xué)習(xí)因子，同時(shí)把它們保存至此卷的數(shù)據(jù)記錄之中，最后再將完成學(xué)習(xí)的信息傳達(dá)給事件監(jiān)視動(dòng)作分配器。

6 結(jié)語

綜上所述，我們可以得知，冷軋是一項(xiàng)具有高效、高精確度、不間斷性以及較高自動(dòng)化程度的工藝，所以，其所配備的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)也必須具有較快的反應(yīng)能力、較高的精確度、較高的穩(wěn)定性以及較快的速度，這樣才能使冷軋技術(shù)實(shí)現(xiàn)更好的發(fā)展。

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（作者單位：河鋼樂亭鋼鐵有限公司）